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High-resolution simulation for rotorcraft aerodynamics in hovering and vertical descending flight using a hybrid method

引用

Chinese Journal of Aeronautics 2018年第5期31卷 1053-1065页

作者： Liangquan WANG Guohua XU Yongjie SHI National Key Laboratory of Science and Technology on Rotorcraft Aeromeehanics Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China

A high-resolution simulation tool for rotorcraft aerodynamics is developed by coupling CFD with a Vorticity Transport Model（VTM）. An Eulerian-based CFD module is used to model the blade near body flowfield, and a Lagrangian-based VTM module is employed for vortex tracking in the far wake. The coupling procedure is implemented by transmitting vortex sources to the VTM module and feeding boundary conditions back to the CFD module. The presented CFD/VTM hybrid solver is firstly validated by hover cases of three different rotor configurations. Simulation results, including the blade surface pressure distribution, rotor downwash, and hover figure of merit, exhibit favorable correlations with available experimental data. Then, a rotor operated in vertical descending flight with a fixed collective pitch is investigated. It is shown that the CFD/VTM coupling method is suitable for rotor wake simulation. Wake instabilities（far wake breakdown in hover and toroidal wake pattern in the vortex ring state） are successfully demonstrated with a moderate computational cost.

关键词： descending flight Hybrid method Rotorcraft Vortex ring state Vorticity transport model

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